基于plc的工業(yè)機械手控制系統(tǒng)設計

1、摘要論文題目：基于plc的工業(yè)機械手控制系統(tǒng)設計摘 要 我們現(xiàn)在主要關注的內(nèi)容是工作人員的他的工作能力，還有一個就是工人的安全問題。我們之所以要關注這些東西，主要是因為因為我們國家正在飛快地進行現(xiàn)代的工業(yè)技術的一個發(fā)展，然后我們現(xiàn)在很多東西的自動化程度，特別是工業(yè)方面的自動化程度很高。但是就算技術在這里我們的生產(chǎn)條件，也就是我們的生產(chǎn)環(huán)境還是沒有達到相應的一個要求的。我們的生產(chǎn)環(huán)境中有很多事情，或者說是沒有注意到的思想能夠威脅道我們的工人的生命安全，或者說能夠影響到我們的生產(chǎn)效率，這一點就很重要。我們現(xiàn)在有了機器人，這是一項非常好的發(fā)明，因為我們可以使用機器人去進行一些對我們工人來說不太方便能

2、夠進行高的一些工程工作中，比如說嗯，冶金業(yè)，化工業(yè)，醫(yī)藥制造和航空航天這一類的。在工業(yè)化的機器人使用中特別是在制造機械制造行業(yè)中機器人的更新?lián)Q代，還有技術發(fā)展是很快的，而且我們也逐步的開始頻繁的使用機器人之類的輔助工具。在現(xiàn)階段我們運用機器人，在一些碼頭的裝卸機床的裝卸，焊接和噴漆還有落錘壓力機比較多。這是一項能夠大幅度提高生產(chǎn)效率和降低人工成本，并且施工也發(fā)展到機械化自動化程度的一個方法。機器人里面內(nèi)置的程序，然后我們在使用的過程中，他就會根據(jù)他的一些程序的反饋，并且是從外面接收到的一些數(shù)據(jù)，能夠按照既定目標去實現(xiàn)他的一個操作。所以對于機械手進行設計。關 鍵 詞：機械手；遠程控制；plc論文

3、類型：應用研究目錄目 錄1緒 論11.1 課題背景11.2 機械手的定義與分類21.3 機械手的應用及相關組成21.4 機械手的發(fā)展趨勢31.4.1.加大在熱加工行業(yè)的應用31.4.2.提高機械手的工作性能31.4.3.發(fā)展新型組合式機械手31.4.4.開發(fā)具有觀感能力的智能機械手42可編程控制器PLC52.1 PLC簡介52.2 PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)62.2.1 中央處理器CPU62.2.2存儲器62.2.3 輸入輸出單元72.2.4電源部分82.3 PLC的選型83機械手系統(tǒng)機構(gòu)組成93.1 機械手模型的機能特性93.2 夾緊機構(gòu)93.3 軀干93.4 旋轉(zhuǎn)編碼盤104機械手控制系統(tǒng)設計114.

4、1 控制系統(tǒng)硬件設計114.1.1 PLC梯形圖中的編程元件124.1.2 PLC的I/O分配124.1.3 機械手控制系統(tǒng)的外部接線圖134.2 控制系統(tǒng)軟件設計134.2.1公用程序144.2.2自動操作程序154.2.3 手動單步操作程序244.2.4 回原位程序294.3 PLC程序的上載和下載334.3.2 PLC程序的下載345設計總結(jié)355.1 總結(jié)355.2 展望35致 謝36參考文獻37附件：38網(wǎng)絡學院畢業(yè)論文獨創(chuàng)性聲明38畢業(yè)論文知識產(chǎn)權權屬聲明38基于PLC的機械手控制系統(tǒng)設計1緒 論1.1 課題背景眾所周知的是工業(yè)的生產(chǎn)力的水平是每一個國家都非常重視的一個數(shù)據(jù)，因為這

5、項數(shù)據(jù)是我們在世界范圍內(nèi)評定一個國家發(fā)展速度快慢的一個重要的指標。我國現(xiàn)在在經(jīng)濟中在現(xiàn)在一個非常的速度在向前邁步。但是公認的處境不是很好，他們在生產(chǎn)的過程中，生產(chǎn)環(huán)境還是比較惡劣的。現(xiàn)在的情況就是很多工廠，或者說是企業(yè)在生產(chǎn)過程中已經(jīng)開始使用全自動化的一些設備這樣子的話能夠一方面保證工作人員的安全，另一方面提高生產(chǎn)的效率和精度。然后工人的話，他們只需要鞏固和加強他們的，對于設備的一些操作的能力就可以了。在各國的工業(yè)制造中，手機械技術的英文應用最為廣泛的一種技術，現(xiàn)在的機器人的適應性很強，并且有很高的智能性質(zhì)。他們可以根據(jù)不同的要求做出不同的變化，并且同時可以在生產(chǎn)過程中隨時的錢是制造的情況。根

6、據(jù)監(jiān)視所反饋的一些數(shù)據(jù)來做出相應的調(diào)整，這樣的話企業(yè)或者說公司在生產(chǎn)的過程中他們的產(chǎn)品的一個質(zhì)量就可以得到保證，然后再制造的穩(wěn)定性方面也可以得到大幅度的提高。機器人就是新世紀的福音，他們?yōu)槲覀儙砹顺叩纳a(chǎn)效率，同時也能保證實現(xiàn)超高的一個生產(chǎn)的質(zhì)量，這樣來說的話，我們換一個角度來思考機器人，他們是從另外一個方向，促進了社會的現(xiàn)代化，促進了社會的發(fā)展。同時在本文中，我們可以關注到在機床還有焊接工藝中，我們使用的機器人也具有各種各樣的功能，并且能夠?qū)崿F(xiàn)各式各樣的要求。對于機器人的研究來說，我們需要各個學科的在研究過程中的相結(jié)合，因為機器人是一個需要很多不同的知識，才能夠建成的體系。在中國的話，現(xiàn)

7、在已經(jīng)有很多的先進的技術，被運用在機器人的研究中，像比如說電子計算機，還有一些傳感器之類的技術。PLC技術，這是一個在工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常能夠聽到的一項技術，他的意思呢，就是說這項技術能夠?qū)崿F(xiàn)一個對生產(chǎn)的遠程的，還有一個自動化的一個控制。通過在生產(chǎn)制造的各個環(huán)節(jié)中使用這一項技術，這將會為我們帶來高質(zhì)量的生產(chǎn)，還有降低工人的工作風險，并且能夠與我們實現(xiàn)一個高新技術產(chǎn)業(yè)的實現(xiàn)的目標。同時，機械手可以能夠借助軟件的編程，對不同的生產(chǎn)對象，完成不同的控制，使生產(chǎn)制作的能力加大，在一些高人力行業(yè)，機器人的應用與使用技術我們大多是用在減少人力和控制方面。實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的最大化。這個機器人在生產(chǎn)過程中已經(jīng)服役了很多年，

8、他在早期的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)一個與加工，然后他有一個非常高的的適應性，因為他還是比較簡單的，所以比較便于使用，而且維修成本也不是很高。1.2 機械手的定義與分類機械手的英文一種能夠在各種條件下工作的設備，的它工作主要的英文模仿人手的操作，可以并且通過改變控制程序?qū)崿F(xiàn)不同的操作的多功能機器。機械手因其對工業(yè)生產(chǎn)具有積極作用英文而被人們所認識，我們國家現(xiàn)在高度的贊賞使用機器人在生產(chǎn)中這一項舉動，因為在不利條件下。如果我們想要時候這個生產(chǎn)過程達到完成，而且我們又得保證他的產(chǎn)品的質(zhì)量還算不錯的話，我們就可以使用機器人這樣子的話不僅了我們能夠保證一個治療，同時還能提高我們的生產(chǎn)效率，舉個特殊的日子，我們?nèi)绻?/p>

9、想要在有放射性污染的地方使用或者想要在一個有著強污染的場合使用，我們就可以通過機器人來代替人工，所以呢，我們國家現(xiàn)在在研究機器人，這個方面砸入了，不計其數(shù)的財力和物力。第一個呢，是獨立機械手第二個是手動機械手，第三個的話我們可以把它叫做特殊機械手。通用機器人的話，他還有另外一個說法，或者說另外一個名字吧，我們把它叫做獨立機器人自主機器人呢，我們聽這個名字就能知道他沒有必要使用人力去操縱他，并且他也不連接到我們傳統(tǒng)的主機上。在和工業(yè)和軍事工業(yè)發(fā)展到一定程度的時候呢，我們我們可以開始了解人工機械手，他后來也慢慢的發(fā)展，到了通信行業(yè)。在對地球外，也就是宇宙中的一些星星或者飲食進行探測的時候，我們就可

10、以使用這種機器人，對于專業(yè)機械手來說，這就是一樣，在特定的生產(chǎn)過程中，在特定的生產(chǎn)環(huán)節(jié)里我們工廠使用的一種機械手。向這些機器人的話，他們一般來說都會連接到一個主機，然后是由主機提供服務的。一般機器人就是這樣設計的。1.3 機械手的應用及相關組成現(xiàn)在對于機器人，在不同的領域，還有各個方面的使用，我們可以舉兩個簡單的例子。第一個是生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，在熱誠心中，也就是我們常說的鍛造行業(yè)機器人可以實現(xiàn)一個自動的切割和鑄造。這是我們?nèi)祟惉F(xiàn)在無法做到的事情，這樣的話，我們很明顯的能夠感覺到生產(chǎn)的速度還有能夠得到的產(chǎn)品的質(zhì)量有了很大的提升。第二個例子就是在冷加工的過程中，同樣也是一個鑄造行業(yè)。我們可以發(fā)現(xiàn)工廠中會

11、有前排的機器人放在那里，他們將被用在產(chǎn)品的制造過程中。對于工廠來說，這些機器人現(xiàn)在儼然快要成為他們的命脈了。我們還可以發(fā)現(xiàn)，比如說在鐵路上，如果運用的話，我們可以實現(xiàn)一個道路的拆除，或者說是對路況的一個檢測，這樣的話可以減少工人的勞動。我們現(xiàn)在來介紹機器人的組成，大體上，我們可以知道機器人分為兩個部分一個是驅(qū)動器，還有一個是驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動器的話是和人體一樣，有手臂和手掌，也就是他們的爪子。值得一提的是，機器人不受我們?nèi)祟愡@種生理上的限制，他們的手臂能夠達到完全自由的旋轉(zhuǎn)，折疊，這樣子的話，我們就可以發(fā)現(xiàn)他們其實比我們更加靈活。它可以捕獲對象。手指的數(shù)量可根據(jù)工作要求設計。對于他們的核心，也就是我

12、們所說的驅(qū)動系統(tǒng)，這是一項維持機器人，能夠進行生產(chǎn)的一個重要的機構(gòu)，我們普遍的使用的是店里，還有氣動，當然了除了這些驅(qū)動方法之外，我們還可以發(fā)現(xiàn)，有的工廠在機選的選用上，使用了一些別的技術舉兩個例子，一個是使用了液壓，另外一個是使用的機械驅(qū)動。對于機器人的大腦，也就是控制系統(tǒng)來說，他們能夠?qū)崿F(xiàn)的，就是類似于電腦的CPU就是對一個數(shù)據(jù)的處理。我們本文在對于機器人的控制系統(tǒng)上，我們主要是介紹了一個P L C技術這項系統(tǒng)有著很強的適應能力，他能夠完成自己的一個超強的適應性，也就是說他很可靠，而且他還具有一個比較容易編程還有弄懂的一個特點，我們在使用它進行控制的環(huán)節(jié)里，一般來說，我們也要弄懂這個機器人

13、他的工作的所使用的一些算法。然后對于一些較為復雜的產(chǎn)品的生產(chǎn)中，我們可以使用一個計算機系統(tǒng)讓你來進行輔助的設計。1.4 機械手的發(fā)展趨勢隨著社會的不斷進步，技術各種不斷也在完善的機械手技術的性能也在不斷的提高，目前，手機械發(fā)展的方向主要有以下幾個方面：1.4.1.加大在熱加工行業(yè)的應用由于其高工作溫度和工作環(huán)境，熱工業(yè)是復雜的。該行業(yè)在生產(chǎn)過程中受到了挫折，然而，如果我們使用了機械手的技術，我們就能在這些環(huán)節(jié)中的鍛造，焊接，熱處理等加工中，實現(xiàn)一個非常好的有成效的操作，當然了隨著工業(yè)現(xiàn)代化的進行很多機器人將投入使用。1.4.2.提高機械手的工作性能如今，市場的機械手性能優(yōu)劣不一，價格不平等，服

14、務質(zhì)量直接影響生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。速度和穩(wěn)定性是對于機械手性能的判定的重要指標。1.4.3.發(fā)展新型組合式機械手對于行業(yè)的長期發(fā)展：更好的發(fā)展和強大的機器人擴張是，更好的前景。然而，這種機器人的生產(chǎn)成本過高，從而使推廣這種機器人是有限的。而特殊的機器人很便宜。然而，它的適用性比設備齊全的機器人的低得多。為了擴展機器人的應用領域并更好地發(fā)展，組合機械手將是一個很有前景的機器人。組合的操縱器可以基本上根據(jù)工業(yè)的實際需要組合操縱器的基本部件以完成工業(yè)生產(chǎn)。1.4.4.開發(fā)具有觀感能力的智能機械手 在某些要依靠手動判斷的情況下，例如事故，障礙和不斷變化的情況，傳統(tǒng)的機器人沒有辦法去代替人工。這樣的話，我

15、們必須對機械手發(fā)出高一級的需求，具有感官能力的智能機械手可以很好地解決這種情況。這種類型的機器人用于一些精確的操作方面，有著不錯發(fā)展前景。2可編程控制器PLC2.1 PLC簡介可編程邏輯控制器（PLC）在20世紀60年代被提出來取代繼電器控制器。半個世紀之后，他們發(fā)展沉淀，SPS的范圍不斷擴大。與此同時，數(shù)字時代來臨，信息技術的快速發(fā)展推動了各個行業(yè)去實現(xiàn)自動化。其強大的開關控制和邏輯控制使其在現(xiàn)代工業(yè)中的作用變得越來越重要。PLC誕生于汽車行業(yè)的發(fā)展。在汽車工業(yè)的早期自動化過程中，繼電器是一個在控制方面使用的器械。他有兩個缺點，第一個是繼電器的控制非常的復雜，如果他們有了故障，這將是件非常難

16、受的事情，因為很難進行維護。第二個呢，就是因為他的效率不是很高，在汽車已經(jīng)開始實現(xiàn)高度的自動化的過程中，最累的控制器已經(jīng)于所匹配的汽車技術相脫節(jié)，她不在能夠適應汽車行業(yè)發(fā)展需要，所以呢，我們就迎來了PLC技術的一個發(fā)展的高速時期。PLC的計算能力很強。人們首先在PLC中編寫邏輯控制程序。PLC連續(xù)地將特定電信號發(fā)送到相應的輸出端子。電信號控制外部電路的接通/斷開，從而逐漸完成預期的移動命令。在逐步掃描時，計數(shù)器記錄的步驟相應的數(shù)字。PLC完成掃描所花費的時間是掃描時間。世界上第一臺PLC在1969年誕生于美國。今天，美國和歐盟主要生產(chǎn)大型PLC。日本和德國主要生產(chǎn)中小型PLC。中國在這方面還需

17、要加油，到現(xiàn)在為止我們還沒有掌握什么像樣的技術，而中國獨立于PLC的道路仍然充滿挑戰(zhàn)。到現(xiàn)在為止，我們已經(jīng)經(jīng)歷了很長一段時間的工業(yè)的自動化的路程，所以我們可以發(fā)現(xiàn)這一個控制系統(tǒng)在我們的日常生活中，在生活中的各個方面，已經(jīng)得到了很多很廣泛的應用。那么我們用他們的原因是因為他們的計算速度是相當快的，而且相比于其他的一些控制起來說，他們的體積很小很輕巧，而現(xiàn)在的這個，相比于很早的時候剛興起的這個控制器來說，我們可以發(fā)現(xiàn)他以前多了很多新的功能，比如說我們可以通過網(wǎng)絡來實現(xiàn)他的一個交互功能。中國在這方面仍然充滿了信心，因為我們其實比西方的那些國家起步晚了很長時間。但是我們在近年來的研究過程中有了相當快速

18、的進展。所以我們也能夠知道這樣的一個控制系統(tǒng)，他有著他自己的智能化的特點，也是一個在該領域的主流的使用的一個東西。PLC具有高可靠性和穩(wěn)定的控制系統(tǒng)。并且，它在半個世紀一個功能完善的發(fā)展和總結(jié)中，逐步的取得并具有較高的適應能力。PLC的編程，和別的編程比起來，大大的減少了系統(tǒng)設計周期，使維護變成簡單容易的樣子。PLC的眾多功能模塊大大豐富了PLC的控制面板，可以滿足不同條件下的控制要求。2.2 PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)PLC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。該組由CPU，存儲器，輸入/輸出接口和電源組成。圖2-1 PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.2.1 中央處理器CPU中央處理器相當于人的大腦，我們可以知道的是它存在于在系統(tǒng)

19、的中央的一個位置。CPU能夠接收輸入單元的信號，識別和處理信號，并且將電信號施加到輸出單元以實現(xiàn)輸入和輸出的協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)。CPU可以識別自己的信息，檢測錯誤消息并警告提醒。當伙伴PLC運行時，它可以控制系統(tǒng)掃描，執(zhí)行適當?shù)挠嬎愫瓦壿嬤\算，并以循環(huán)掃描模式控制輸出。CPU是逐步讀取器，掃描每個步驟。如果當前的步驟完成時，信息將在存儲區(qū)域被傳遞。控制輸出端信號的產(chǎn)生。每在一個固定的掃毛周期內(nèi)，CPU都重復進行著相同的動作。2.2.2存儲器控制器和電腦一樣，他也具有一個儲存的功能，然后我和電腦很相似的一點是呢，他也氛圍就是一個系統(tǒng)的儲存區(qū)，也就是類似于電腦的內(nèi)存還有的一個就是用戶的程序的一個儲存區(qū)，就相

20、當于電腦的一個外存，然后呢。我們可以把相應的數(shù)據(jù)啊程序啊，還有一些變量都儲存在這些儲存器里面。2.2.3 輸入輸出單元對于那些能夠?qū)崿F(xiàn)輸入還有輸出高的那些單元來說他們的原理我們就不在此贅述了，因為他們的溝通的方式和三極管很相似，我們具體的就可以參考三極管。源極和漏極輸入如圖2-2所示。圖2-2 PLC漏形輸入和源形輸入接線輸入和流出的原理易得。下面我們具體的解釋一下輸出單元是什么。他其實就是一個端口用來給外部的電路來傳達一個信號。然而，通常，由于其負載容量，繼電器輸出更有效。圖2-3給出了2種不一樣的輸出模式。圖2-3PLC漏形輸出和源形輸出接線當輸出泄漏，電流從外部流進，到達端子。這時候公共

21、端連接到24V。然而，如果輸出是晶閘管的輸出，則正負交流電源對輸出沒有影響。可以自由選擇。2.2.4電源部分必須為PLC操作供電。通過直流電源的高低電平，這樣來我們就可以實現(xiàn)開關閉合和斷開的控制，從而PLC必須在運行期間被提供受控的穩(wěn)定的直流電流。2.3 PLC的選型PLC型號眾多，在進行相關設計和應用的時候，如何準確的選擇尤為重要。在PLC的選型時候，可從以下幾個方面進行。首先確定進入和退出點的數(shù)量。我們可以舉出三菱FX系列PLC的一個例子：輸入和輸出點有10點，14點，20點，30點，32點，64點等。選擇PLC時，第一個我們就必須要能夠確定輸入點和輸出控制器。確定基本選擇方向的點數(shù)。并且

22、，輸入和輸出應該保留大約10的接觸總數(shù)作為準備點這點值得注意。其次，我們要有足夠的能力取選擇恰當?shù)碾娫搭愋鸵詽M足設計要求。第三，了解輸出信號的性質(zhì)。PLC輸出類型分為三種：一是繼電器的輸出，二是晶體管的輸出，三是晶閘管的輸出。繼電器的輸出模式具有大的輸出頻率，這還蠻多見的。一般的我們能見到的系統(tǒng)中，該語音模式可以適應給定的輸出信號。晶閘管的輸出模式與用于信號輸出的繼電器輸出進行比較，具有快速信號變化頻率。但是，輸出功率為低和支撐功率低?？偟膩碚f，在我們對PLC進行選擇的時候，我們要根據(jù)我們的真實情況，然后實施宏觀的分析和比較，這樣才能選擇最合適的PLC，從而減少麻煩。3機械手系統(tǒng)機構(gòu)組成3.1

23、 機械手模型的機能特性我們生活的空間是一個3d的空間，任何物體所在的位置都這樣的話，我們來確定物體的位置就很方便了，我們可以通過位置坐標，還有一個位置方向來確定。機械手，是我們用來替換人力資源的一個工具。他們是否靈活，就與我們成人使用的多少還有產(chǎn)品的質(zhì)量有很大關聯(lián)。3.2 夾緊機構(gòu)當我們需要去選去夾持的時候，我們就可以用到這個夾緊機構(gòu)，我們不但要是這個機器人有一個對物體的很精確的判斷還有一個很靈敏的感應，我們同時還要應該考慮我們需要家吃的這個物體的狀態(tài)。比如說它的形狀大小還有種了溫度這類的同時，我們也能在平常的生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)我們需要對這個手抓進行結(jié)構(gòu)的設計，是他不至于損壞，或者說在特殊情況下不產(chǎn)生

24、一些奇怪的情況。就像電影里，我們我們能看到的那樣機器人的機械手有不同的形狀，這主要是因為它的功能需求來區(qū)分的有的呢，甚至可以在他的機械手上安裝一些能夠?qū)崿F(xiàn)傳感功能的小機構(gòu)，同時我們還能看到有一些很經(jīng)典的比如說電磁吸盤。機器人的機械手上面的加持設備在現(xiàn)在的工業(yè)生產(chǎn)中得到了非常廣泛的應用。他們和傳統(tǒng)的那些只有兩個手指頭的手柄來說是不一樣的。他們比那些高級得多，現(xiàn)在我們是用這個控制設備來控制他的打開和關閉的，我們有了很多的電機和限位開關安裝在他們上面。3.3 軀干軀干主要由底盤和手臂構(gòu)成。直流電機，旋轉(zhuǎn)編碼盤，還有限位開關可以構(gòu)成機器人的底盤，還有手臂。臂用來使爪連接完畢和實現(xiàn)承載功能。它通過PLC

25、來控制電機運行，以控制螺桿和螺母的運動。并且，我們使用限位開關，這樣就可以限制這些運動，以確保運動的精確和高效。3.4 旋轉(zhuǎn)編碼盤旋轉(zhuǎn)編碼盤的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-1所示。圖3-1旋轉(zhuǎn)編碼盤機器人的手爪每3度的旋轉(zhuǎn)之后就發(fā)送一次信號。只要在PLC的程序計數(shù)器中更改了值，就能實現(xiàn)各個角度旋轉(zhuǎn)。該結(jié)構(gòu)中使用的設備如表3-1所示。表3-1 設計選用器材 名稱型號或規(guī)格數(shù)量名稱型號或規(guī)格數(shù)量PLCFX1N-60MR1限位開關LX19-1118電磁閥VF31301轉(zhuǎn)換開關LW6-51按鈕LA10-1H13熔斷器RC1A-30/152連接導線若干4機械手控制系統(tǒng)設計4.1 控制系統(tǒng)硬件設計我們設計的機器人的機

26、械手，應該能夠遵循我們所想表達的能力，比如說能夠?qū)崿F(xiàn)手動控制和自動控制兩種控制的手法，并且同時我們也需要他們能夠簡潔易懂的對我們做出系統(tǒng)正在做什么的解釋。系統(tǒng)控制面板如圖4-1所示。通過旋鈕，可以控制機器人的手動和自動。如果控制開關設置為手動，則機器人的每一步都必須按相應的操作按鈕才能到達。當控制如果開關設置為自動，則機器人可以連續(xù)循環(huán)完成每個步驟。當我們把開關調(diào)到原點的時候，機器人自動進入待機模式。上升回原位停止啟動底盤順轉(zhuǎn)手順轉(zhuǎn)夾緊下降前進后退放松底盤反轉(zhuǎn)手反轉(zhuǎn)手動自動回原位圖4-1 控制面板圖4.1.1 PLC梯形圖中的編程元件本設計采用FX1N-60MR系列PLC，其內(nèi)部元件如表4-1

27、所示。表4-1 內(nèi)部元件表名稱點數(shù)或用途名稱點數(shù)或用途輸入繼電器(X)36點 數(shù)據(jù)寄存器(D)存儲數(shù)據(jù)輸出繼電器(Y)24點特殊繼電器M8000運行監(jiān)控輔助繼電器(M)384點特殊繼電器M8002初始化脈沖狀態(tài)繼電器(S)1000點特殊繼電器M8005電池異常報警定時器(T)256點特殊繼電器M801110ms時鐘脈沖計數(shù)器(C)計數(shù)特殊繼電器M80121s時鐘脈沖特殊繼電器M8013100ms時鐘脈沖特殊繼電器M801460s時鐘脈沖4.1.2 PLC的I/O分配機械手的PLC輸入、輸出分配如表4-2所示。表4-2 I/O分配表輸入信號輸出信號手動SAX0上升/下降步進電機YA0Y0回原位S

28、AX1YA1Y1連續(xù)SAX2YA2Y2回原位SB1X3前進/后退步進電機YA3Y3啟動SB2X4YA4Y4停止SB3X5YA5Y5下降SB4X6夾緊YA6Y6上升SB5X7手順轉(zhuǎn)YA 7Y7夾緊SB6X10手逆轉(zhuǎn)YA 8Y10松開SB7X11底盤順轉(zhuǎn)YA 9Y11手順轉(zhuǎn)SB8X12底盤逆轉(zhuǎn)YA10Y12手逆轉(zhuǎn)SB9X13底盤順轉(zhuǎn)SB10X14底盤逆轉(zhuǎn)SB11X15下限位SQ1X16上限位SQ2X17前限位SQ3X20續(xù)表4-2輸入信號后限位SQ4X21底盤順限位SQ5X22底盤逆限位SQ6X23手順限位SQ7X24手逆限位SQ8X25底旋轉(zhuǎn)脈沖X26前行SB12X30后退SB13X314.1.

29、3 機械手控制系統(tǒng)的外部接線圖PLC外部接線示意圖如圖4-2所示圖4-2PLC外部電氣接線 4.2 控制系統(tǒng)軟件設計機器人機械手的由幾個主要的部分組成，他們分別是公用的程序、手動的程序、自動的程序還有回原位程序，它的結(jié)構(gòu)，如圖4-3。自動程序通常來說是以相同的順序，這樣來組織一步運動程序，同時還有無限運動程序。在該設計中我們經(jīng)常運用的是條件分支指令CJ，通過使用它我們可以跳轉(zhuǎn)到程序并從指針標簽PX執(zhí)行下一個程序，從而減少不必要的執(zhí)行時間。當PLC得到命令“手動”模式時，PLC執(zhí)行該公用的程序這樣就能夠激活跳轉(zhuǎn)指令，然后直接跳轉(zhuǎn)到“手動程序”，同時并執(zhí)行它。當PLC執(zhí)行“自動”操作模式時，PLC

30、只會去運行該公用的程序。 圖4-3 程序結(jié)構(gòu)圖4.2.1公用程序該公用程序如圖4-4。ZRST是一個完整的復位命令，可以復位所有繼電器。圖4-4 公用程序梯形圖4.2.2自動操作程序運行狀態(tài)S1的時候，我們可以先將在初始位置的機械手按一下他的X4鍵啟動。然后他的狀態(tài)就會變成S2在這個時間S1就會達到一個復位的狀態(tài)，然后我們可以旋轉(zhuǎn)Y7和X24這個時候狀態(tài)就會變成S3然后我們可以發(fā)現(xiàn)他們就完成了一個叫做Y二和X16的動作。然后我們可以發(fā)現(xiàn)狀態(tài)會從S4發(fā)生變化，這樣的話，Y6將會有1秒鐘的時間來去提升，然后我們將T0接通動作會上升到為零，然后跳轉(zhuǎn)到S5，使終止動作上升到Y(jié)0并上升到極限并打開X17

31、;在這個時候，州跳到S6，以便退出到Y(jié)4的行動退休;在撤退到極限后，國家跳了起來。繼續(xù)使用S9，以便減少關閉操作。之后，限制下降到極限是，X16被打開，電磁關閉停止共享。電磁鐵的電磁力的消失需要足夠的延遲時間。后的1秒的延遲打開T1，那么狀態(tài)進入S13，并開始所述回縮動作結(jié)束。退回到極限后，X21打開然后跳到S14。打開X21以完成外殼并返回初始狀態(tài)以準備第二個循環(huán)。 16 西安交通大學網(wǎng)絡教育學院論文 圖4-5功能流程圖對于自動操作的程序的解釋：像圖4-6中示出的那樣。 圖4-6 自動操作程序梯形圖4.2.3 手動單步操作程序接下來給出對手動操作程序的解釋：當執(zhí)行手動操作時，機器人在每次按下

32、鍵時執(zhí)行相應的操作。手動程序的流程圖如圖4-7所示。 圖4-7 手動操作程序梯形圖4.2.4 回原位程序返回主要位置：在系統(tǒng)即將返回主頁的時候，請按X3來打開M3。機器人被釋放并開始上升。X17在達到極限后打開，機器人將執(zhí)行此操作。執(zhí)行向后操作以達到反向限制。當X21打開時，機器人停止操作并重置M3。主過程如圖4-8所示。圖4-8 回原位操作程序4.3 PLC程序的上載和下載4.3.1 PLC程序的上載程序上載是指上載編輯后的PLC程序以便在計算機上使用。操作是如下：1.使用通信電纜連接計算機和PLC之間的通信接口。2.使用計算機設置端口以與PLC通信。3.單擊“PLC”菜單中的“傳送”，然后

33、單擊“傳送”菜單中的“讀取”。系統(tǒng)彈出如圖4-10所示的對話框。選擇要使用的PLC型號后，單擊“確定”。您正在編寫的程序可以上傳到您的計算機。 圖4-10 PLC類型設置對話框4.3.2 PLC程序的下載程序下載是下載用于PLC的計算機編寫的控制程序。步驟1和2是相同的程序的步驟1/2。第3步是：打開PLC控制面板“STOP”。使用RAM或存儲卡時，禁用寫保護。單擊“PLC”菜單中的“傳送”，然后單擊“傳送”菜單中的“寫入”，調(diào)出如圖4-11所示的對話框。選擇“范圍設置”可縮短PLC寫入時間。 圖4-11 程序?qū)懭雽υ捒?設計總結(jié)5.1 總結(jié)我們本次的設計的目的是為了讓大家能夠?qū)C器人機械手的

34、組成，還有它的應用的方面得到一個比較廣闊的了解，然后同時也能讓大家了解到這個機器人還有他的機械手，對于我們的工業(yè)化發(fā)展的做出的貢獻，然后本論文主要的內(nèi)容是向我們討論了，并且述明了了PLC這個控制系統(tǒng)。結(jié)論如下。PLC有一個接線方式叫做軟接線方式，通過這個方式呢，我們可以對于機器人機械手的活動進行控制，然后這個接線方式能夠保證機械手有一個比較高的穩(wěn)定性和靈活性。機器人的操作需要的相互作用的部件，組件和正確的控制程序的有用的組合是機器人移動系統(tǒng)的基礎。旋轉(zhuǎn)編碼盤是機器人用來確定其自身所處位置的重要結(jié)構(gòu)。隨著操縱器的應用程序發(fā)生變化，底盤必須旋轉(zhuǎn)的角度也會發(fā)生變化。此時，可以通過改變PLC中的計數(shù)器

35、值來實現(xiàn)機械手的新位置的位置。5.2 展望由這種設計設計的機械手只有三個自由度。對于一些復雜的操作，如果需要更多的自由，那么這就是不夠的，無法以此滿足設計要求。它是必要同時使用多個機器人或機器人控制系統(tǒng)具有多個自由度用于控制器的設計。PLC控制的機械手由于其多功能性，可以使用在一些大型工廠亦或者是小型控制系統(tǒng)中。在可以預期的未來里，新技術變代發(fā)展很快，機器人的作用和控制系統(tǒng)將逐漸發(fā)生變革性改變。其他新型控制機器人也會在工業(yè)的生產(chǎn)工作中大放異彩。而我們公認的發(fā)展方向是更加的智能和更加的靈活。40致謝致 謝時光飛逝，轉(zhuǎn)眼之間就到了畢業(yè)的時間。在學校的生活馬上就要接近尾聲了，兩年半的求學經(jīng)歷過得如此

36、之快，剛?cè)雽W時的惜懂無知仿佛還在眼前，回首過往，自己也曾體驗了包含酸甜苦辣的青春歲月。初寫論文時的無助與茫然，這些都一遍遍地呈現(xiàn)在了我的腦海里，兩年半來的每一次經(jīng)歷與成長，都將成為我人生的寶貴財富。通過自己一步一個腳印地走來，確實看到了自己地進步成長，這還要歸功于很多人的幫助，要感謝的人有很多很多。首先，特別感謝我的導師。三年來，是在老師的諄諄教導之下，我才取得了一步步成長。剛開始邁入學校生活時，我是那樣的迷茫和束手無策，是在老師不辭勞苦地悉心指導下，我才撥開了迷霧，找到了前進地目標和方向。兩年半年間，您的滿腹才華和一絲不茍地科研精神一直引導著我，在您的指導下，我不僅學到了扎實的學科知識，掌握了科研的基本恩路與方法，更是樹立了良好的人生觀和價值觀。感謝老師的無私奉獻及諄諄教導，感謝您對我學業(yè)及生活的密切關懷和嚴格的要求，您永遠是我前進道路上的燈塔。最后，我要鄭重地感謝一直以來給與我鼓勵和支持地我的家人，你們的關愛和支持是我強大的后盾，你們的辛勤付出讓我得以走到今天，今后我一定更加努力地學習工作。青春無悔，未來待續(xù)，這意味著一個結(jié)束，但也是一個嶄新的開始。再次感謝所有在我成長道路上給與幫助的人們，謝謝你們!參考文獻參考文獻1 吳明亮，蔡夕忠